二維導(dǎo)電納米片因其具有較大的比表面積和優(yōu)異的電子性能，在電子應(yīng)用中一直處于核心地位。然而，調(diào)節(jié)導(dǎo)電納米片的多功能性和親水性仍然具有挑戰(zhàn)性。在此，本文開發(fā)了一種綠色方法，通過在聚多巴胺還原和磺化過的氧化石墨烯(PSGO)模板上自組裝聚(3,4-乙基二氧噻吩)(PEDOT)，用于制造導(dǎo)電且具有氧化還原活性的水溶性納米片。PSGO能顯著提高納米片的導(dǎo)電性和親水性。由于含有豐富的鄰苯二酚基團(tuán)，因此納米片具有氧化還原活性，可作為開發(fā)導(dǎo)電性和粘合性水凝膠的通用型納米載體。納米片在水凝膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部創(chuàng)造了受貽貝激發(fā)的氧化還原環(huán)境，使得水凝膠具有長期、可重復(fù)的粘合性。同時，該水凝膠具有生物相容性，可植入體內(nèi)進(jìn)行生物信號檢測。這種受貽貝啟發(fā)的2D納米片組裝方法可適用于生產(chǎn)各種多功能納米材料，在生物電子學(xué)領(lǐng)域具有多種潛在應(yīng)用。
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Figure 1 親水性，導(dǎo)電性和氧化還原活性的三明治狀PSGO-PEDOT納米片的示意圖及其在水凝膠中的結(jié)合。
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Figure 2 PSGO-PEDOT納米片的表征。PSGO-PEDOT納米片的a) SEM、 b) TEM圖和c) AFM圖。d)不同納米片的Zeta電位。e)不同納米片在水中24小時后的分散性。f)不同質(zhì)量比E的DOT/PSGO納米片的固溶性。g) PSGO-PEDOT納米片的CV曲線，掃描速度為5 mV s
−1，循環(huán)10次。不同納米片的h)導(dǎo)電性和i)彈性模量。
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Figure 3 PSGO-PEDOT-納米片結(jié)合水凝膠(PSGO-PEDOT-PAM)的粘合性能。a)水凝膠粘附在新鮮器官、金屬、水果和陶瓷上。b)水凝膠在不同底物上的粘附強(qiáng)度。c)水凝膠對皮膚組織的重復(fù)粘附強(qiáng)度。d)水凝膠在儲存1、3、5天后對皮膚組織的長期粘附強(qiáng)度。e)由貽貝激發(fā)的水凝膠粘附。
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Figure 4納米凝膠的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。a) PSGO-PEDOT-PAM水凝膠中形態(tài)(左)和放大的環(huán)狀區(qū)域(右)。b) PSGO-PEDOT-PAM水凝膠網(wǎng)絡(luò)的非共價相互作用。c) PSGO-PEDOT-PAM水凝膠延長至其初始長度的20倍并恢復(fù)。d) PSGO-PEDOT-PAM凝膠的循環(huán)拉伸加載-卸載曲線。e)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。各種水凝膠的f)強(qiáng)度和延性產(chǎn)物及g)斷裂能。h)對PSGO-PEDOT-PAM水凝膠進(jìn)行壓縮和回收。i) PSGO-PEDOT-PAM水凝膠的循環(huán)壓縮加載-卸載曲線。
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Figure 5 PSGO-PEDOT-PAM水凝膠的電導(dǎo)率和生物電子學(xué)應(yīng)用。a)水凝膠附著在作者手上，連接到一個電路上并點(diǎn)亮一個LED。b)各種水凝膠的導(dǎo)電性。c)最近報道的導(dǎo)電水凝膠的電導(dǎo)率，最大拉伸應(yīng)變和導(dǎo)電填料的含量。d) PSGO-PEDOT水凝膠作為電子皮膚。e)水凝膠作為電極粘附在作者背部測量肌電信號。f)水凝膠充當(dāng)附著在作者頭部的電極，測量作者生氣或大笑時的腦電圖。g)水凝膠作為心電圖電極測量作者的心電圖信號。h)水凝膠作為可植入的生物電極。
相關(guān)研究成果于2019年由西南交通大學(xué)Xiong Lu課題組，發(fā)表在Adv. Funct. Mater. (https://doi.org/10.1002/adfm.201907678)上。原文：Graphene Oxide-Templated Conductive and Redox-Active Nanosheets Incorporated Hydrogels for Adhesive Bioelectronics
